ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD … · 2019. 11. 18. · 3.11 Programación...

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ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD DE MECÁNICA ESCUELA DE INGENIERÍA DE MANTENIMIENTO “IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE CONTROL DE REFRIGERACIÓN MEDIANTE LAZO CERRADO CON UN CONTROLADOR Y SENSOR EN EL MÓDULO DE AUTOMATIZACIÓN CON PANTALLAS TÁCTILES” GUEVARA AVALOS GLORIA FERNANDA ROJAS ZAVALA ROBINSON ARMANDO TESIS DE GRADO Previa a la obtención del Título de: INGENIERO DE MANTENIMIENTO RIOBAMBA – ECUADOR 2011

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  • ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO

    FACULTAD DE MECÁNICA

    ESCUELA DE INGENIERÍA DE MANTENIMIENTO

    “IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE CONTROL

    DE REFRIGERACIÓN MEDIANTE LAZO CERRADO

    CON UN CONTROLADOR Y SENSOR EN EL

    MÓDULO DE AUTOMATIZACIÓN CON PANTALLAS

    TÁCTILES”

    GUEVARA AVALOS GLORIA FERNANDA

    ROJAS ZAVALA ROBINSON ARMANDO

    TESIS DE GRADO

    Previa a la obtención del Título de:

    INGENIERO DE MANTENIMIENTO

    RIOBAMBA – ECUADOR

    2011

  • Espoch

    Facultad de Mecánica

    CERTIFICADO DE APROBACIÓN DE TESIS

    CONSEJO DIRECTIVO

    Noviembre 17 de 2011

    Yo recomiendo que la Tesis preparada por:

    GLORIA FERNANDA GUEVARA AVALOS Y ROBINSON ARMANDO ROJAS ZAVALA

    Titulada:

    “IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE CONTROL DE REFRIGERACIÓN MEDIANTE LAZO

    CERRADO CON UN CONTROLADOR Y SENSOR EN EL MÓDULO DE AUTOMATIZACIÓN CON

    PANTALLAS TÁCTILES”

    Sea aceptada como parcial complementación de los requerimientos para el Título de:

    INGENIERO DE MANTENIMIENTO

    Ing. Geovanny Novillo A.

    DECANO DE LA FAC. DE MECÁNICA

    Nosotros coincidimos con esta recomendación:

    Ing. Marco Santillán

    DIRECTOR DE TESIS

    Ing. Cesar Astudillo

    ASESOR DE TESIS

  • Espoch

    Facultad de Mecánica

    CERTIFICADO DE EXAMINACIÓN DE TESIS

    NOMBRE DEL ESTUDIANTE: XXXX

    TÍTULO DE LA TESIS: “XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX”

    Fecha de Exanimación: XXXXXX.

    RESULTADO DE LA EXAMINACIÓN:

    COMITÉ DE EXAMINACIÓN APRUEBA NO APRUEBA FIRMA

    ING. Eduardo Vásquez

    (Presidente Trib. Defensa)

    ING. Marco Santillán

    (Director de Tesis)

    ING.César Astudillo

    (Asesor)

    * Más que un voto de no aprobación es razón suficiente para la falla total.

    RECOMENDACIONES:

    El Presidente del Tribunal quien certifica al Consejo Directivo que las condiciones de la defensa se

    han cumplido.

    f) Presidente del Tribunal

  • DERECHOS DE AUTORÍA

    El trabajo de grado que presentamos, es original y basado en el proceso de investigación y/o

    adaptación tecnológica establecido en la Facultad de Mecánica de la Escuela Superior Politécnica

    de Chimborazo. En tal virtud, los fundamentos teóricos - científicos y los resultados son de

    exclusiva responsabilidad de los autores. El patrimonio intelectual le pertenece a la Escuela

    Superior Politécnica de Chimborazo.

    f) Gloria Fernanda Guevara Avalos f) Robinson Armando Rojas Zavala

  • AGRADECIMIENTO

    Nuestro sincero agradecimiento a Dios por permitirnos vivir día a día para alcanzar nuestras

    metas y llenarnos de sabiduría para forjar nuestro porvenir.

    Nuestro agradecimiento profundo a la Escuela Superior Politécnica de Chimborazo por habernos

    dado la oportunidad de emprender un camino profesional, en especial a la Escuela de Ingeniería

    de Mantenimiento por la enseñanza adquirida dentro de ella; de igual manera a los educadores

    de la misma por su esfuerzo y entusiasmo en las aulas.

    Al Ing. Marco Santillán, al Ing. y César Astudillo por los conocimientos y la ayuda impartida en la

    aplicación de este trabajo final de carrera.

    De igual manera al Ing. Renato Yanzapanta por su valiosa colaboración en el desarrollo de este

    proyecto, al Tlgo. Marcelo Chugñay por su apoyo incondicional en el mismo.

    Un agradecimiento a nuestros padres quienes con amor, esfuerzo y sacrificio nos han apoyado

    durante nuestra vida estudiantil.

    Fernanda Guevara y Robinson Rojas

  • DEDICATORIA

    Gloria Fernanda Guevara Avalos

    Robinson Armando Rojas Zavala

    A Dios por cada segundo de vida que me concede para

    vivir y compartir con las personas que más quiero.

    A mis padres por haber hecho posible que todos mis

    anhelos estudiantiles se cumplan, a mis hermanos y

    hermanas por el apoyo moral y espiritual en cada

    segundo de mi vida.

    A mis amigos por su compañía en aquellos momentos

    difíciles lejos de casa.

    El presente trabajo va dedicado a Jehová, Dios mío, que por su

    divino poder y amor ha guiado mi vida en todo momento. A mis

    padres que gracias a su apoyo y sacrificio he podido cumplir

    esta meta.

    A mi hermano quien en todos los momentos de estudio siempre

    ha estado conmigo respaldando este sueño alcanzado.

    A mis amigos de aulas quienes les considero como hermanos,

    por su sinceridad y compañerismo brindado en todo momento

    dentro y fuera de las mismas. A mis queridos profesores quienes

    de manera desinteresada entregan todo su saber en las aulas

    para vernos formados como profesionales.

  • TABLA DE CONTENIDOS

    CAPÍTULO PÁGINA

    1. GENERALIDADES 1

    1.1 Antecedentes 1

    1.2 Justificación 1

    1.3 Objetivos 2

    1.3.1 Objetivo general 2

    1.3.2 Objetivo específico 2

    2 MARCO TEÓRICO 3

    2.1 Definición del Controlador Lógico Programable (PLC) 3

    2.2 Características generales del PLC 3

    2.3 Clasificación del PLC 5

    2.4 Controlador lógico programable S7 200 6

    2.5 Programación del PLC 7

    2.6 Lenguaje de programación 8

    2.7 Introducción a los controladores de temperatura 9

    2.8 Características y funcionamiento del controlador 11

    2.9 Funcionamiento y características del detector de temperatura resistivo (RTD) 12

    2.10 Características de los sensores 14

    2.11 Redes de comunicación y pantallas táctiles 15

    2.12 Medios de comunicación o transición 16

    2.13 Pantallas Táctiles 17

  • 2.14 Refrigeración 21

    3 MONTAJE DE LOS DISPOSITIVOS A UTILIZAR EN EL MÓDULO 33

    3.1 Montaje de la unidad de refrigeración 33

    3.1.1 Montaje del compresor, ventilador y condensador 33

    3.1.2 Montaje del visor, filtro y tubo capilar 34

    3.1.3 Montaje del evaporador y ventilador 34

    3.1.4 Montaje de los manómetros 35

    3.1.5 Instalación de las cañerías en el sistema de refrigeración 35

    3.1.6 Carga del refrigerante 36

    3.2 Instalación del sistema eléctrico 36

    3.2.1 Colocación del tablero eléctrico 37

    3.2.2 Ensamble y ajuste de las borneras en el tablero de control 37

    3.3 Sistema mecánico de la unidad de refrigeración 38

    3.3.1 Principio de funcionamiento de la unidad de refrigeración 38

    3.4 Sistema eléctrico de la unidad de refrigeración 39

    3.4.1 Funcionamiento del sistema eléctrico de la unidad de refrigeración 39

    3.5 Principio de funcionamiento del módulo PLC y pantalla táctil 41

    3.6 Montaje del PLC SISMATIC S7-200 CPU 224XP 44

    3.7 Ubicación del PLC 45

    3.8 Cuidado del PLC S7-200 46

    3.9 Comunicación entre el PLC y la pantalla 50

    3.10 Comunicación del PLC 56

  • 3.10.1 Comunicación entre PLC-PC 56

    3.10.2 Configuración del software STEP 7-Micro/Win 58

    3.10.3 Configuración WinCC flexible 58

    3.10.4 Configuración pantalla táctil 58

    3.10.5 Configuración PC: Ajustar parámetros de comunicación 59

    3.11 Programación del PLC S7-200 61

    3.12 Programación de la pantalla táctil OP 177B 62

    3.13 Programación del controlador 63

    3.14 Elaboración de una guía de práctica de la pantalla OP 177B y PLC S7.200

    con el módulo de refrigeración 64

    3.15 Mantenimiento del módulo de refrigeración 72

    4 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 73

    4.1 Conclusiones 73

    4.2 Recomendaciones 74

    REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

    BIBLIOGRAFÍA

    LINKOGRAFÍA

    ANEXOS

  • LISTA DE TABLAS

    TABLA PÁGINA

    2.1 Entradas y rangos del control 13

    2.2 Características de la RTD 14

    2.3 Cables Ethernet 15

    2.4 Refrigerante 29

    3.1 Dimensiones de montaje 48

    3.2 Protocolo de comunicación según el autómata 53

    3.3 Redes de comunicación según el autómata 53

  • LISTA DE FIGURAS

    FIGURA PÁGINA

    2.1 Control lógico programable (PLC) 3

    2.2 Estructura del PLC 4

    2.3 PLC S7-200 6

    2.4 Ciclo del PLC 8

    2.5 Fase 1 del PLC 9

    2.6 Fase 2 del PLC 10

    2.7 Fase 3 del PLC 10

    2.8 Controlador de temperatura N450D 11

    2.9 Adaptador o tarjeta de red 16

    2.10 Medios físicos de conexión 16

    2.11 Concentradores o HUBS 17

    2.12 Clasificación de las pantallas táctiles según Siemens 18

    2.13 Elementos de estructura del panel operador 20

    2.14 Interfaz de comunicación 20

    2.15 Partes principales de un sistema de refrigeración por compresión 22

    2.16 Partes internas del motor del compresor 23

    2.17 Estado del refrigerante en el condensador 24

    2.18 Filtro secador 25

    2.19 Tubo capilar 26

  • 2.20 Evaporador 27

    2.21 Estado del refrigerante en el evaporador 27

    2.22 Manómetros de muelle tubular 30

    2.23 Manómetros 30

    2.24 Presóstatos 31

    2.25 Ventilador 32

    3.1 Montaje de la unidad 33

    3.2 Montaje del visor, filtro y tubo capilar 34

    3.3 Montaje del evaporador y ventilador 34

    3.4 Montaje de los manómetros 35

    3.5 Instalación de las cañerías en el sistema de refrigeración 35

    3.6 Refrigerante a utilizar 36

    3.7 Colocación del tablero de control 36

    3.8 Ensamble y ajuste de las borneras en el tablero de control 37

    3.9 Sistema mecánico de la unidad de refrigeración 38

    3.10 Sistema eléctrico de la unidad de refrigeración 41

    3.11 Opciones de montaje en el Riel DIN 47

    3.12 Dimensiones de montaje 47

    3.13 Puertos del OP 177B 48

    3.14 Interfaz RS-485/RS-422 49

    3.15 Conexión PROFINET 49

    3.16 Conexión USB 49

    3.17 Conexión a tierra 49

  • 3.18 Conexión de la fuente 50

    3.19 Conexión entre panel operador-PLC 55

    3.20 Comunicación entre PLC-PC 56

    3.21 STEP-MICRO WIN 56

    3.22 Ajustar interface 57

    3.23 Comunicación Micro Win 58

    3.24 Ajustar comunicación WinCC flexible 59

    3.25 Pantalla inicial OP177BPN/DP 59

    3.26 Tranfer Settings 60

    3.27 Conexiones WinCC Flexible 60

    3.28 Comunicaciones WinCC flexible 61

    3.29 Transferencia WinCC flexible 61

  • LISTA DE ABREVIACIONES

    BTU Unidad Térmica Británica

    CA Corriente Alterna

    CC Corriente Continua

    CPU Unidad de Proceso Central

    CSMA/CD Portador de Sentido y Acceso Múltiple con Detectores de Colisión

    DIN Instituto Alemán de Normalización

    ESCADA Controlador de Supervisión y Adquisición de Datos

    F Freón

    FTP Protocolo de transferencia de Archivos

    HFC Hidro Fluoruro de Carbono

    HMI Interfaz Hombre Máquina

    I/O Entradas y Salidas (E/S)

    IEEE Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos

    MPI Interfaz de Paso de Mensaje

    µs Micro segundos

    NC Normalmente Cerrado

    NO Normalmente Abierto

    OEM Fabricante de equipo original

    PAO Potencial de Agotamiento del Ozono

    PC Computador Personal

    PID Proporción Integral y Derivativo

  • PLC Controlador Lógico Programable

    PPI Interfaz Punto a Punto

    PRT Termómetro Resistivo de Platino

    PSI Libras por pulgada al cuadrado

    RAM Memoria de Acceso Aleatorio

    ROM Memoria de solo lectura

    RTD Detector de Temperatura Resistivo

    SSR Relés de Estado Sólido

    VCD Voltaje de Corriente Directa

  • LISTA DE ANEXOS

    Anexo A Sistema mecánico de la unidad de refrigeración

    Anexo B Sistema eléctrico de la unidad de refrigeración

    Anexo C Controlador de temperatura N450

    Anexo D Esquema de conexiones de salidas de PLC S7-200

    Anexo E Distribución de elementos en el módulo

  • RESUMEN.

    Se implementó un Sistema de Control de Refrigeración Mediante Lazo Cerrado con un

    Controlador y Sensor de Temperatura en el Módulo de Automatización con Pantalla Táctil, con la

    finalidad de comprender en forma práctica como se debe operar esta tecnología.

    Se analizó el funcionamiento del módulo de automatización donde se realizar la implementación

    propuesta, además ejecutar el control en lazo cerrado con él controlador en la unidad de

    refrigeración evidenciándose un correcto funcionamiento en todo el equipo. El módulo de

    automatización está formado principalmente por un PLC y una pantalla táctil, Cuando se realizó la

    programación en estos equipos se utilizó software STEP 7/MicroWIN en el PLC y software WinCC

    Flexible en la pantalla táctil. Además para transferir los datos de programación a los equipos se

    utilizan diferentes interfaces de comunicación. La comunicación correcta entre los equipos y el

    computador es muy importante porque si las direcciones de programación son erróneas los

    equipos no se comunicarán con la PC.

    Cuando se realiza el lazo cerrado con el controlador entra en funcionamiento un relé de contactos

    secos los cuales operan con los parámetros asignados en el controlador. La señal física a controlar

    es la temperatura, y como sensor se utilizó una RTD (detector de temperatura resistivo) quien

    está ligada al controlador y éste transmite el valor de temperatura existente en el módulo de

    refrigeración.

    Con esta implementación en el módulo de automatización los estudiantes tendrán un

    conocimiento más profundo sobre como estos equipos funcionan en el campo industrial.

  • ABSTRACT

    It was implemented a control system of cooling using closed loop by a controlled and

    Temperature Sensor in the Module of automation with Touch Screen in order to understand in a

    practical way how to operate this technology.

    In the refrigeration unit runs the electrical system of automation, it analyzes the operation of the

    PLC (Programmable logic controller) and touch screen module, as well as the programming

    techniques for these elements with their respective software, in addition to programming the

    controller and the wiring for the operation of the modules. The study show the module of

    refrigeration operates in accordance with the programming of the PLC (Programmable logic

    controller) and the touch screen. The temperature sensor sends out the right signals to the driver

    by obtaining the correct readings of temperature.

    It was evidenced the adaption of the module of cooling with the module of the PLC

    (Programmable logic controller) and the touch screen. It is recommended to verify that

    communication addresses be correct, between; equipment and the computer and confirm entries

    and exist of the PLC to cooling module.

    The students can understand in a clear didactic manner the operation of this technology, and

    know how to perform a proper communication between equipment and the computer.

  • CAPÍTULO I

    GENERALIDADES.

    1.1 Antecedentes.

    La Escuela de Ingeniería de Mantenimiento de la facultad de Mecánica, en el laboratorio de

    Control Industrial se cuentan con módulos de automatización con pantallas táctiles los cuales son

    módulos de práctica para estudiantes, siendo de gran ayuda en la formación de profesionales pues

    pueden fortalecer los conocimientos teóricos, realizando prácticas en equipos que son utilizados

    industrialmente.

    Pero el conocimiento de cómo actúan estos equipos en la industria es mínimo, cuentan con su

    programación básica, pero como la ciencia y la tecnología siempre avanzan día a día existen

    componentes que permiten mejorar la calidad de trabajo en la industria.

    Lo que se pretende realizar es que los estudiantes tengan un conocimiento de cómo actúan estos

    equipos industrialmente realizando una aplicación práctica. En la actualidad estos equipos son muy

    utilizados para la supervisión y control de maquinaria industrial atreves de las diferentes interfaces

    hombre-máquina. Los módulos de automatización cuentan con todas las protecciones necesarias

    para el cuidado del estudiante así como también con su respectiva alimentación siendo razón

    suficiente para la ejecución del tema de tesis.

    1.2 Justificación.

    Al realizar una aplicación práctica de cómo actúan los equipos industrialmente, permitirá al

    estudiante tener una mejor formación académica y un mejor desempeño profesional, pues el

    estudiante realizará de forma práctica las programaciones e instalaciones necesarias para el

    funcionamiento de estos equipos tomando en cuenta al medidor de la variable de proceso con

    respecto al set-point, asumiendo sin temor los nuevos retos tecnológicos aplicados en la industria.

    El estudiante comprenderá de forma básica como estos elementos funcionan en la industria en un

    proceso automatizado mejorando la producción final.

    La herramienta fundamental y más importante para el funcionamiento de este módulo es la

    programación y comunicación de cada dispositivo que se utiliza en la presente implementación

    para el correcto funcionamiento del equipo.

    Con esta implementación el estudiante adquirirá conocimientos más profundos sobre la

    automatización industrial que facilita las labores cotidianas, optimizar tiempos, costos de operación

    y mantenimiento.

  • 1.3 Objetivos.

    1.3.1 Objetivo general.

    Implementar un sistema de control de refrigeración mediante lazo cerrado con un

    controlador y sensor en el módulo de automatización con pantalla táctil.

    1.3.2 Objetivos específicos.

    Analizar y conocer el estado actual del equipo.

    Seleccionar los equipos necesarios para la implementación del módulo.

    Realizar la programación del controlador, PLC y pantalla táctil del módulo.

    Realizar las respectivas instalaciones para el correcto funcionamiento de los sensores de

    temperatura y el controlador.

    Realizar pruebas para el correcto funcionamiento de la aplicación.

    Elaborar una guía de prácticas de laboratorio.

    Elaborar un plan de mantenimiento.

  • CAPÍTULO II

    2. MARCO TEÓRICO

    2.1 Definición del Controlador Lógico Programable (PLC)

    Figura 2.1: Control lógico programable (PLC)

    Su historia se remonta a finales de la década de 1960, cuando la industria buscó en las

    nuevas tecnologías electrónicas una solución más eficiente para reemplazar los sistemas de control

    basados en circuitos eléctricos con relés, interruptores y otros componentes comúnmente utilizados

    para el control de los sistemas de lógica combinacional.

    Los controladores lógicos programables o PLC (Programmable Logic Controller) son

    dispositivos electrónicos muy usados en automatización industrial.

    Hoy en día, los PLC no sólo controlan la lógica de funcionamiento de máquinas, plantas y

    procesos industriales, sino que también pueden realizar operaciones aritméticas, manejar señales

    analógicas para realizar estrategias de control, tales como controladores PID (Proporcional Integral

    y Derivativo).

    Los PLC actuales pueden comunicarse con otros controladores y computadoras en redes de

    área local, y son una parte fundamental de los modernos sistemas de control distribuido.

    2.2 Características generales del PLC

    Un PLC se puede definir como un sistema basado en un microprocesador. Sus partes

    fundamentales son la Unidad Central de Proceso (CPU), la Memoria y el Sistema de Entradas y

    Salidas (E/S). La CPU se encarga de todo el control interno y externo del PLC y de la

    http://es.wikipedia.org/wiki/1960http://es.wikipedia.org/wiki/Sistemas_de_controlhttp://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Rel%C3%A9http://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%B3gica_combinacionalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Anal%C3%B3gicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Computadorahttp://es.wikipedia.org/wiki/Red_de_%C3%A1rea_localhttp://es.wikipedia.org/wiki/Red_de_%C3%A1rea_local

  • interpretación de las instrucciones del programa. En base a las instrucciones almacenadas en la

    memoria y en los datos que lee de las entradas, genera las señales de las salidas. La memoria se

    divide en dos, la memoria de solo lectura o ROM y la memoria de lectura y escritura o RAM.

    Figura 2.2: Estructura del PLC

    Hoy en día son los cerebros de la inmensa mayoría de la automatización, procesos y

    máquinas especiales en la industria. Los PLC incorporan ahora en pequeños tamaños, más

    velocidad de las CPU y redes y tecnologías de comunicación diferentes.

    Se puede pensar en un PLC como un pequeño computador industrial que ha sido altamente

    especializado para prestar la máxima confianza y máximo rendimiento en un ambiente industrial.

    En su esencia, un PLC mira sensores digitales y analógicos y switches (entradas), lee su programa

    de control, hace cálculos matemáticos y como resultado controla diferentes tipos de hardware

    (salidas) tales como válvulas, luces, relés, servomotores, etc. en un marco de tiempo de

    milisegundos.

    Mientras los PLC son muy buenos con el control rápido de información, no comparten los

    datos y las señales con facilidad. Comúnmente los PLC intercambian información con paquetes de

    software en el nivel de planta como interfaces máquina operador (HMI) o Control de Supervisión y

    Adquisición de Datos (SCADA).

    Todo intercambio de datos con el nivel de negocios de la empresa (servicios de

    información, programación, sistemas de contabilidad y análisis) tiene que ser recogido, convertido

    y transmitido a través de un paquete SCADA.

  • Típicamente en la mayoría de PLCs, las redes de comunicación son exclusivas de la marca

    y con velocidad limitada. Con la aparición de Ethernet, las velocidades de comunicación de la red

    han aumentado, pero todavía a veces se usan protocolos de propiedad de cada marca.

    Nuevas tendencias

    En general, los PLC son cada vez más rápidos y más pequeños y como resultado de esto,

    están ganando capacidades que solían ser dominio exclusivo de la computadora personal (PC) y de

    las estaciones de trabajo. Esto se traduce en manejo datos críticos de manera rápida que se

    comparte entre el PLC en el piso de la fábrica y el nivel de negocios de la empresa. Ya no se trata

    de los PLC antiguos que únicamente controlaban salidas a partir de una lógica y de unas entradas.

    Algunas de las características que un PLC puede aportar a sus proyectos de automatización

    son los servidores web, servidores FTP, envío de e-mail y bases de datos relacionales internas.

    2.3 Clasificación de PLC

    Debido a la gran variedad de PLC, tanto en sus funciones, en su capacidad, en su aspecto

    físico y otros, es que es posible clasificar en varias categorías.

    PLC tipo Nano: Generalmente PLC de tipo compacto (Fuente, CPU e I/O integradas) que

    puede manejar un conjunto reducido de I/O, generalmente en un número inferior a 100. Permiten

    manejar entradas y salidas digitales y algunos módulos especiales.

    PLC tipo Compactos: Estos PLC tienen incorporado la Fuente de Alimentación, su CPU y

    módulos de I/O en un solo módulo principal y permiten manejar desde unas pocas I/O hasta varios

    cientos (alrededor de 500 I/O), su tamaño es superior a los Nano PLC y soportan una gran variedad

    de módulos especiales, tales como:

    entradas y salidas análogas

    módulos contadores rápidos

    módulos de comunicaciones

    interfaces de operador

    expansiones de I/O

    PLC tipo Modular: Estos PLC se componen de un conjunto de elementos que conforman el

    controlador final, estos son:

  • Rack

    Fuente de alimentación

    CPU

    Módulos de I/O

    De estos tipos existen desde los denominados Micro PLC que soportan gran cantidad de

    I/O, hasta los PLC de grandes prestaciones que permiten manejar miles de I/O.

    2.4 Controlador lógico programable S7 – 200

    Figura 2.3: PLC S7 - 200

    Características

    El micro-PLC para el máximo efecto de automatización al mínimo coste.

    Montaje, programación y uso particularmente fáciles.

    De alta escala de integración, requiere poco espacio, potente.

    Aplicable tanto para los controles más simples como también para tareas complejas de

    automatización.

    Interconectado en red o en configuraciones descentralizadas.

    Para campos donde, por motivos económicos, no se aplicaban hasta ahora autómatas

    programables.

    Con destacadas prestaciones de tiempo real y potentes posibilidades de comunicación (PPI,

    PROFIBUS-DP, AS-Interface).

  • CPU 224XP

    La CPU de alta potencia.

    Con 24 entradas/salidas digitales y 3 analógicas integradas.

    Ampliable con hasta un máx. de 7 módulos de ampliación.

    Módulo de entrada digital SIPLUS EM 221 (rango de temperatura ampliado) para CPU

    222/224/224 XP/226

    8 entradas, 24 V DC, con aislamiento galvánico, tipo p/m A) 6AG1 221-1BF22-2XB0.

    16 entradas, 24 V DC, con aislamiento galvánico, tipo p/m A).

    Módulos analógicos

    Entradas/salidas analógicas para SIMATIC S7-200.

    Con tiempos de conversión extremadamente cortos.

    Para conectar, sensores analógicos y actuadores sin necesidad de amplificador adicional.

    Para solucionar incluso tareas de automatización complejas.

    2.5 Programación del PLC

    Al programar un PLC se necesita una interfaz entre el operador y el PLC para introducir en

    la memoria de usuario el programa con las instrucciones que definen las secuencias de control.

    Normalmente esta interfaz se lleva acabo a través de software instalados en computadores

    personales (PC). Dependiendo del tipo de PLC el equipo de programación produce unos códigos de

    instrucción directamente ejecutables por el procesador o bien un código intermedio, que es

    interpretado por un programa residente en el procesador.

    Las funciones que estos equipos o software de programación son la edición y modificación

    del programa, detección de errores, archivamiento de programas (discos duros) y monitoreo en

    línea de variables.

    La conexión del PC al PLC comúnmente se realiza mediante una conexión en serie

    (generalmente la RS-232C o la RS-422). Hoy en día existen distintos puertos disponibles según la

    marca del PLC.

  • 2.6 Lenguaje de programación

    El ciclo:

    Lectura de las entradas

    Tratamiento del programa

    Escritura de las salidas

    Figura 2.4: Ciclo del PLC

    El PLC se descompone en cuatro subconjuntos principales:

    Interfaces de entrada

    Procesador (lee las entradas y en función de ellas y las instrucciones del programas, escribe

    las salidas)

    Memoria

    Interfaces de salida

    Los intercambios entre la unidad central y la interface de E/S se realizan de manera cíclica

    (algunas decenas de mseg. por ciclo).

    El ciclo de funcionamiento comprende de tres fases sucesivas:

    FASE 1: Adquisición del estado de las entradas (y memorización de las mismas en la memoria

    de datos).

    FASE 2: Tratamiento del programa (y actualización de las imágenes de la salida en la memoria

    de datos).

  • FASE 3: Actualización de las salidas (las imágenes de las salidas se transfieren a las interface

    de salida).

    FASE 1: El procesador fotografía, es estado lógico de las entradas y después transfiere la

    imagen obtenida en la memoria de datos.

    Figura 2.5: Fase 1 del PLC

    FASE 2: Ejecución de operaciones lógicas contenidas en la memoria del programa, una

    tras otra hasta la última. Para ello utiliza el estado de las imágenes de las entradas contenida en la

    memoria de datos, actualiza el resultado de cada operación lógica en la memoria de datos

    (imágenes de salida).Fig.2.6

    FASE 3: Copia sobre los módulos de salida, el conjunto de las imágenes (estados lógicos

    de las salidas) contenidos en la memoria de datos. Fig. 2.7

    2.7 Introducción a los controladores de temperatura

    El controlador de temperatura es un dispositivo con el cual se establece la temperatura que se desea de un

    medio ambiente, con este dispositivo se monitorea la temperatura, y se produce una orden de cambio de la

    misma, que se hace mediante un detector de temperatura, se observa en todo momento la temperatura actual

    en el controlador. Es muy utilizado por comodidad y facilidad, tiene campos de aplicación como son la

    temperatura de una casa, de una piscina, de un sistema de refrigeración de una empresa que necesita estar a

    cierta temperatura, y muchas otras aplicaciones.

  • Los siguientes elementos deben ser considerados cuando se selecciona un controlador:

    1. Tipo de sensor de entrada (termopar, RTD) y rango de temperatura

    2. Tipo de salida requerida (relés electromecánicos, SSR, salida analógica)

    3. Algoritmo de control necesarios (encendido / apagado, proporcional, PID)

    4. Número y tipo de productos (calor, frío alarma, límite)

    Figura 2.6: Fase 2 del PLC

    Figura 2.7: Fase 3 del PLC

  • 2.8 Características y funcionamiento del controlador

    El N450D es un controlador digital de temperatura de bajo costo y su tamaño es compacto

    1/16 DIN con 2 salidas para control y alarma. El doble display de cuatro dígitos es utilizado para

    indicación de temperatura, de set-point, y configuración de los parámetros.

    Figura 2.8: Controlador de temperatura N450D

    De fácil configuración, el N450D es recomendado para aplicaciones de calentamiento y

    refrigeración, realizando medidas precisas de temperaturas con una excelente inmunidad a campos

    electromagnéticos. Puede ser utilizado con una amplia variedad de tipos de sensores.

    Equipamiento de bajo costo

    Alimentación bivolt

    Acepta varios sensores de temperatura, mV y V.

    Modelos con una salida relé y otra a pulso

    Opcionalmente con dos salidas con relé

    Corrección de errores de medida vía teclados (offset)

    Indicación en °C y °F

    10 diferentes funciones de alarma

    Resolución de 0,1 para Pt100 y Termocupla T

    Control PID con Auto-tune

    Protección de la configuración

    Circuito extraíble por el frontal, sin la necesidad de deshacer el cableado.

  • Especificaciones

    Alimentación: 100 a 240 Vac/dc (±10 %), 50/60 Hz

    - Opcional: 24 Vac/dc ±10

    - Consumo máximo: < 4 VA

    Entrada (Input): configurable conforme Tabla 2.1

    - Resolución Interna: 14 bits

    - Resolución del Display: 12000 niveles (de -1999 hasta 9999)

    - Tasa de muestreo: 2 por segundo

    Condiciones Ambientales:

    - Temperatura: -10 a +50 °C

    - Humedad relativa máxima: 80 % hasta 30 °C. Para temperaturas superiores que 30

    °C, disminuye 3 % por °C.

    - Uso interno.

    - Peso Aproximado: 150 g

    - Recorte en el panel: 45 x 45 mm (+0.5 -0.0 mm)

    - Conexiones propias para terminales tipo tenedor de 6,3 mm.

    2.9 Funcionamiento y características del detector de temperatura resistivo (RTD)

    Los sensores basados en la variación de la resistencia eléctrica de un dispositivo son

    probablemente los más abundantes. Ello se debe a que son muchas las magnitudes físicas que

    afectan al valor de la resistencia eléctrica de un material.

    En este capítulo se describen los sensores más frecuentes basados en la variación de

    resistencia, exponiendo su:

    Fundamento

    Tecnología

  • Circuito eléctrico equivalente

    Aplicaciones

    Los detectores de temperatura basados en la variación de una resistencia eléctrica se suelen

    designar con sus siglas inglesas RTD (Resistance Temperature Detector).

    Al ser el platino el material empleado con mayor frecuencia, se les denomina a veces PRT

    (Platinum Resistance Thermometer).

    El fundamento de las RTD es la variación de la resistencia de un conductor con la

    temperatura.

    En un conductor, el número de electrones libres no cambia apreciablemente con la

    temperatura. Pero si ésta aumenta, las vibraciones de los átomos alrededor de sus posiciones de

    equilibrio son mayores, y así dispersan más eficazmente a los electrones, reduciendo su velocidad

    media. Esto implica un coeficiente de temperatura positivo, es decir, un aumento de la resistencia

    con la temperatura.

    Tabla 2.1: entradas y rangos del controlador

    ENTRADAS Y RANGOS

    TIPO CARACTERÍSTICAS

    T/C K 0.0 a 400.0 C/ 0 a 1372 C

    T/C J 0.0 a 400.0 C/ 0 a 1200 C

    T/C R 0 a 1768 C

    T/C S 0 a 1768 C

    T/C B 0 a 1800 C

    T/C E 0 a 800 C

    T/C N 0 a 1200 C

    T/C T -199.9 a 400.0 C / -200 a 400 C

    Pt100 -199.9 a 400 C / -200 a 600 C

    0-50 mV -1999 a 9999. Indicación programable

    0-5 V -1999 a 9999. Indicación programable

    La variación de resistencia se debe tanto al cambio de resistividad como al cambio de

    dimensiones asociado al incremento de temperatura.

  • En el caso de los metales empleados en estos sensores (platino, níquel, cobre, molibdeno)

    y para los márgenes de medida de cada uno, prevalece el término lineal (α1T) sobre los demás, con

    una proporción de más de 10 a 1.

    Se puede decir, por tanto, que existe una linealidad aceptable dentro del margen de medida.

    El comportamiento dinámico de estos sensores corresponde a un sistema de paso bajo de

    primer orden, debido a la capacidad calorífica no despreciable del resistor.

    Si además existe un recubrimiento, sería un sistema de segundo orden sobre amortiguado.

    2.10 Características de los sensores

    Una característica física básica de un metal es que su resistencia eléctrica cambia con

    temperatura. Todos los RTD's se basan en este principio. El corazón del RTD es el elemento de la

    resistencia. Los elementos del tipo de película fina son:

    Alto coeficiente de temperatura de resistencia → Mayor sensibilidad

    Alta resistividad → Mayor sensibilidad

    Relación línea resistencia-temperatura

    Rigidez y ductilidad → proceso de fabricación de estirado y arrollamiento del conductor

    Alta repetitibilidad

    Exactitud

    Características.

    Tabla 2.2: Características de la RTD

    Material del

    elemento

    Resistencia a 0

    °C (OHMS)

    Coeficiente

    Temperatura

    Rango de uso °C

    Especificación

    según norma

    Platino Pt 100 100 0.003926 REFERENCE

    Platino Pt 100 100 0.00385 -200 a 750 DIN

    Platino Pt 1000 1000 0.00385 -100 a 200 DIN

    Cobre Cu-10 10 (25 °C) 0.00427 -100 a 200 DIN

    Níquel Ni -100 100 0.00672 -100 a 200 DIN

  • 2.11 Redes de comunicación y pantallas táctiles

    Las redes constan de dos o más computadoras conectadas entre sí y permiten

    compartir recursos e información. Al crear una red, se toman en cuenta dos factores principales: el

    medio físico de transmisión y las reglas que rigen la transmisión de datos. Al primer factor le

    llamamos nivel físico y al segundo protocolo.

    RED ETHERNET

    Ethernet (también conocido como estándar IEEE 802.3) es un estándar de transmisión de

    datos para redes de área local que se basa en el siguiente principio:

    Todos los equipos en una red Ethernet están conectados a la misma línea de

    comunicación compuesta por cables cilíndricos.

    Se distinguen diferentes variantes de tecnología Ethernet según el tipo y el diámetro de los

    cables utilizados:

    Tabla 2.3: cables Ethernet

    Abreviatura Nombre Cable Conector Velocidad Puertos

    10Base5 Ethernet grueso

    (Thick Ethernet)

    Cable coaxial de diámetro

    ancho (10,16 mm) BNC 10Mb/s 500 m

    10Base-T Ethernet estándar Par trenzado (categoría 3) RJ-45 10 Mb/s 100 m

    100Base-FX Ethernet veloz (Fast

    Ethernet)

    Fibra óptica multimodo

    (tipo 62,5/125) 100 Mb/s 2 km

    1000Base-T Ethernet Gigabit Doble par trenzado

    (categoría 5) RJ-45

    1000

    Mb/s 100 m

    El principio de transmisión

    Todos los equipos de una red Ethernet están conectados a la misma línea de transmisión y la

    comunicación se lleva a cabo por medio de la utilización un protocolo

    denominado CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect que significa que es

    un protocolo de acceso múltiple que monitorea la portadora: detección de portadora y detección de

    colisiones).

    Con este protocolo cualquier equipo está autorizado a transmitir a través de la línea en cualquier

    momento y sin ninguna prioridad entre ellos. Esta comunicación se realiza de manera simple:

    Cada equipo verifica que no haya ninguna comunicación en la línea antes de transmitir.

    http://www.monografias.com/trabajos4/refrec/refrec.shtml

  • Si dos equipos transmiten simultáneamente, entonces se produce una colisión (o sea, varias

    tramas de datos se ubican en la línea al mismo tiempo).

    Los dos equipos interrumpen su comunicación y esperan un período de tiempo aleatorio,

    luego una vez que el primero ha excedido el período de tiempo, puede volver a transmitir.

    2.12 Medio de comunicación o transición

    Los componentes más importantes de una instalación física de redes son:

    Adaptadores o tarjetas de red.

    Medios físicos de conexión: cables y conectores.

    Concentradores o HUBS.

    ADAPTADORES O TARJETAS DE RED

    Una tarjeta de red es más que una placa o adaptador físico de red que permite establecer la

    comunicación entre diversas computadoras de la red.

    :

    Figura 2.9: Adaptador o Tarjeta de red

    MEDIOS FÍSICOS DE CONEXIÓN

    Los medios físicos para la transmisión de datos son los siguientes:

    Figura2.10: Medios físicos de conexión

    Fibra Óptica Cable UTP (Par

    Trenzado)

    Cable coaxial

  • CONCENTRADORES O HUBS

    Un concentrador Ethernet, centro activo, concentrador de red, centro repetidor o hub es un

    dispositivo para la conexión de múltiples par trenzado o fibra óptica Ethernet dispositivos juntos y

    los hace actuar como un único.

    Figura 2.11: Concentradores o HUBS

    2.13 Pantallas táctiles

    Es un dispositivo que permite al usuario interactuar con el sistema con una interface fácil

    de usar o comprender, es la tecnología de pantallas sensibles al tacto.

    Este dispositivo da un paso delante de lo que nos proporciona un “mouse” que fue un gran

    adelanto en la computación desde 1984, hoy en todas las computadoras tienen uso. Hoy en día el

    crecimiento es alto en la diversificación y en el uso de pantallas sensibles así como también su

    demanda en el producto llega a un nivel muy alto.

    La pantalla táctil es aquella que a través de la cual tenemos un contacto directo sobre una

    superficie que permite la entrada de datos y órdenes al dispositivo. A su vez, actúa como periférico

    de salida, mostrando los resultados introducidos previamente.

    Las pantallas táctiles se han popularizado desde la invención de la interfaz electrónica táctil

    generando un aumento en la demanda y la aceptación de esta nueva tecnología.

    Las pantallas táctiles de última generación consisten en un cristal transparente, donde se

    sitúa una lámina que permite al usuario una interacción directa, satisfactoria, intuitiva y rápida con

    el contenido de la exposición utilizando un proyector para lanzar la imagen sobre la pantalla de

    cristal.

    Criterios para la selección de un HMI

    Antes de elegir un producto es necesario:

    http://en.wikipedia.org/wiki/Ethernet_over_twisted_pairhttp://en.wikipedia.org/wiki/Optical_fiberhttp://en.wikipedia.org/wiki/Ethernet

  • Desarrollar planes de evaluación y compra coherentes.

    Poner una persona a cargo del proyecto e involucrar a todos los interesados (ingenieros de

    campo, responsables de operación y mantenimiento.

    Investigar los diferentes productos existentes en el mercado antes de enviar una solicitud de

    compra con las características técnicas respectivas.

    Elegir al proveedor no por los costos altos sino por su liderazgo tecnológico, su experiencia

    y respaldo técnico-comercial. A largo plazo esto significa un menor costo y un mejor

    desempeño.

    Analizar las tecnologías disponibles y elegir aquellas que mejor se adecúen a los objetivos

    de la aplicación.

    Clasificación de pantallas táctiles según Siemens

    Figura 2.12: Clasificación de las pantallas táctiles según Siemens

  • Campos de aplicación y utilidad de las pantallas táctiles.

    Las pantallas táctiles, por sus especiales características de diseño, tiene una aplicación muy

    extensa. La constante evolución del hardware y software amplía continuamente esta aplicación,

    para poder satisfacer las necesidades que se detectan en el espectro de sus posibilidades reales.

    La utilización de la interfaz entre el hombre y la máquina - Human Machine Interface o

    HMI- es el nexo que enlaza la automatización con los deseos individuales del operador, se da

    fundamentalmente, en aquellas instalaciones en donde es necesario manejar y visualizar lo que

    significa dominar el proceso, mantener en perfecto funcionamiento máquinas e instalaciones;

    significa más disponibilidad y productividad, revisar procesos en el sitio, control de datos

    históricos, señalización, etc. Por tanto, su aplicación abarca desde procesos de fabricación

    industrial de cualquier tipo, hasta transformaciones industriales, control de instalaciones, etc.

    Sus reducidas dimensiones, la extremada facilidad de su montaje, la posibilidad de

    almacenar datos del programa de configuración en el caso de SIEMENS WinCC Flexible para su

    posterior y rápida utilización, la opción de modificarlos o alterarlos, hace que su eficacia se aprecie,

    fundamentalmente, en procesos en que se producen necesidades tales como:

    Espacio reducido,

    Procesos de producción periódicamente cambiantes,

    Procesos secuenciales,

    Maquinaria de procesos variables,

    Instalaciones de procesos complejos y amplios,

    Chequeo de programación centralizada de las partes del proceso.

    Se lo aplica principalmente en el Chequeo de programas, y señalización del estado de procesos.

    Estructura de un panel operador o HMI.

    Como podemos observar en la figura 2.13 la estructura de un panel operador es muy

    semejante a la estructura de un PLC’s con unas leves diferencias como son: las interfaces de

    entradas/salidas son representadas por un cable de comunicación directa con el PLC.

    Interfaces de comunicación de la pantalla táctil.

    En la figura 2.14 se muestra de una forma gráfica los diferentes tipos de comunicación entre

    elementos de automatización utilizados en el módulo, de esta forma hemos facilitado la compresión

    del lector respecto a los dispositivos de comunicación.

  • Figura 2.13: Elementos de estructura de un Panel Operador.

    Figura 2.14: Interfaces de comunicación.

    Software de arranque de las pantallas táctiles.

    El software utilizado en las pantallas SIEMENS para su configuración es WinCC flexible,

    resulta idóneo como interfaz hombre-máquina (HMI) para todas las aplicaciones a pie de máquina

    y a pie de proceso en el ámbito de la construcción de maquinaria, maquinaria de serie e

    instalaciones. WinCC flexible está diseñado para cubrir todos los sectores y ofrece software de

    ingeniería para todos los paneles de mando SIMATIC HMI, desde el más pequeño Micro Panel

    hasta el Multi Panel, así como software de visualización runtime para soluciones individuales

  • basadas en PC bajo Windows XP/Windows 7. Los proyectos pueden transferirse a diversas

    plataformas HMI y ejecutarse en ellas sin necesidad de operaciones de conversión.

    Gracias al carácter multilingüe del software y los proyectos, WinCC flexible puede usarse en

    todo el mundo.

    Características del programa:

    Flexible en todas las aplicaciones.

    Interfaz de usuario sencilla y cómoda.

    Herramientas inteligentes para una configuración eficiente.

    Es muy fácil gestionar los gráficos, independientemente de cuál sea su formato.

    En este programa incluye un gran número de objetos básicos y ampliados que se pueden

    escalar y dinamizar, así como gráficos que el usuario puede utilizar en sus imágenes.

    Funcionalidad de runtime depende del equipamiento del panel de mando utilizado, como

    por ejemplo: La capacidad de memoria disponible o el número de teclas de función, y

    puede ampliarse mediante una serie de opciones. Algunas de estas opciones sólo están

    disponibles para paneles a partir de una determinada clase, mientras que otras están

    integradas. SIMATIC WinCC flexible está disponible como producto.

    Comunicación con diversos equipos de diferentes fabricantes.

    Máxima disponibilidad gracias a un diagnóstico del proceso.

    2.14 Refrigeración

    La palabra refrigeración viene del latín refrigeratío que es la acción y efecto de refrigerar.

    Este verbo hace referencia al hecho de hacer más frío un espacio o habitación, una sala u otra cosa

    a través de medios artificiales. Por extensión, refrigerar es enfriar en cámaras especiales distintos

    productos parar su conservación.

    Entonces la refrigeración consiste en extraer la energía térmica de un cuerpo para reducir

    su temperatura, dicha temperatura es transferida hacia otro cuerpo.

    Cabe destacar que el frío propiamente dicho no existe si no que la temperatura es el reflejo

    de la cantidad de energía que posee un cuerpo.

  • En conclusión podemos decir que refrigeración es el proceso de disminuir la temperatura

    de un espacio dado, logrando una temperatura deseada y controlada.

    Sistema de compresión

    Los equipos del sistema a compresión pueden ser del tipo denominado abierto, en los que

    el compresor se halla separado del motor que lo acciona, o del denominado hermético, sellado o

    blindado en los cuales el motor está directamente acoplado al compresor, y ambos se hallan

    encerrados dentro de un blindaje de acero formando una unidad sellada.

    Figura 2.15: Partes principales de un sistema de refrigeración por compresión

    Los equipos blindados tienen el compresor y el motor eléctrico de accionamiento,

    completamente encerrados en una caja de acero en cuyo interior, una vez conectados todos los

    componentes del equipo, queda herméticamente cerrado, se lo somete a un proceso de

    deshidratación, se lo carga con el agente refrigerante y aceite lubricante, y se prueba su

    funcionamiento, con lo que se tiene una unidad compacta y en perfectas condiciones antes de

    instalarla en un refrigerador.

    Mediante este sistema quedan eliminadas muchas causas que motivan fallas de

    funcionamiento, pues no hay transmisión por medio de correas, no hay prensaestopas, todas las

    conexiones van perfectamente soldadas, se logra una lubricación mucho más eficaz y su

    funcionamiento resulta prácticamente silencioso.

    El compresor de un equipo blindado que por lo general es del tipo alternativo, forma una

    sola unidad con el motor eléctrico encerrado en una misma envoltura como se muestra en la Figura

    2.16

  • El movimiento de rotación del motor se transmite al compresor en forma directa, razón por la cual

    se denomina de “Acoplamiento directo”, pues quedan eliminados los órganos de transmisión.

    Figura 2.16: Partes internas del motor compresor

    Como el motor y el compresor se hallan acoplados directamente, el compresor trabaja a la

    misma velocidad del motor que es una velocidad elevada, por lo tanto el diámetro como el

    recorrido del émbolo se hacen relativamente pequeños.

    La unidad compresora se halla soportada por medio de resortes y toda la carcasa de acero

    que encierra la unidad, está cuidadosamente balanceada, para evitar la vibración al gabinete.

    En lo que se refiere a la lubricación permanente de todas las partes móviles del compresor,

    se asegura su buen resultado haciendo circular aceite lubricante bajo presión, que se extrae de la

    parte inferior de la carcasa que le sirve de depósito.

    Durante el golpe o carrera de compresión del émbolo, trabaja una válvula liviana colocada

    en la placa de válvulas que está fijada al final del cilindro, la que cierra la abertura de entrada o

    succión. El vapor refrigerante comprimido en el cilindro se descarga a través de una válvula a

    propósito, tipo disco que se abre tan pronto como la presión dentro del cilindro es mayor que la

    existente en el lado de alta presión del sistema.

    Condensador

    La función del condensador es transformar en su interior el gas refrigerante comprimido en

    el compresor en líquido refrigerante. En el interior del condensador el gas refrigerante pierde el

    calor que absorbió durante el proceso de su evaporación desde el espacio a enfriar, así como

    también hace entrega del calor absorbido durante su circulación a través de la línea de retorno al

    1.-Inducido

    2.-Inductor

    3.-Carcasa

    4.-Tubo de descarga

    5.-Tubo de succión

    6.-Válvula de descarga

    7.-Válvula de succión

    8.-Pistón o émbolo

    9.-Cilindro

    10.-Biela

    11.-Excéntrica

    12.-Resoste de suspensión

  • compresor y el calor absorbido durante el fenómeno de compresión en el interior del compresor.

    Debido a esta entrega o pérdida de calor y a la elevada presión a que se lo somete, el gas se

    condensa y constituye una fuente de agente refrigerante en estado líquido en condiciones de ser

    entregado repetidamente en el interior de un equipo de refrigeración, produciendo en consecuencia

    el efecto de enfriamiento buscado.

    Figura 2.17: Estado del refrigerante en el condensador

    Los condensadores en su parte exterior pueden ser enfriados por aire o por agua.

    En refrigeración básica los condensadores son enfriados por aire y éstos a su vez también

    se dividen en dos grupos que son del tipo de circulación forzada y del tipo de circulación natural.

    Cuando se emplea un tipo de condensador enfriado por circulación forzada la circulación

    se obtiene mediante la acción de un ventilador, el que establece una corriente de aire sobre la

    superficie del condensador.

    En el tipo de circulación natural, se recurre al fenómeno de convección natural del aire, el

    aire caliente de menor densidad que el frío tiende a elevarse, estableciendo así la corriente de

    convección mediante la cual al elevarse el aire calentado por la extracción del calor del

    condensador será sustituido por aire más frío, proceso que seguirá produciéndose en forma in

    interrumpida durante todo el tiempo en que en el condensador haya una temperatura superior a la

    del ambiente.

    Filtro secador

    Como su nombre lo indica este es un dispositivo que cumple dos funciones.

  • Filtrar o detener cualquier impureza que se haya introducido al sistema con el fin de evitar

    que el tubo capilar o restrictor sea obstruido, de ahí que su posición deba ser antes del restrictor,

    para cumplir esta función el filtro está provisto de una malla a la entrada en forma cilíndrica y otra

    malla a la salida en forma circular como se puede observar en la Figura 2.18

    La otra función es la de remover la humedad del sistema de refrigeración, su posición que

    es en la línea líquida o sea enseguida del condensador hace que el material desecante actúe

    rápidamente absorbiendo la humedad que se haya quedado dentro del sistema siempre y cuando la

    cantidad de humedad no sea superior a la que esta sustancia sea capaz de absorber.

    La sustancia más utilizada para la remoción de humedad en un sistema de refrigeración

    básica es la “Sílica-gel” material que generalmente se encuentra en forma granulada. Este material

    cumple con las propiedades requeridas para un buen desecante que son:

    1- Reducir el contenido de humedad del refrigerante

    2- Actuar rápidamente para reducir la humedad en un paso de refrigerante a través de la unidad de

    secado.

    3- Soportar aumentos de temperatura hasta de 70ºC sin que se altere su eficiencia.

    4- Ser inerte químicamente al aceite.

    5- Permanecer insoluble, no debe disolverse con ningún líquido.

    6- Permanecer en su condición sólida original.

    7- Permitir el flujo uniforme del refrigerante a través de los gránulos, bolitas o bloque con una baja

    restricción o caída de presión del refrigerante.

    Figura 2.18: Filtro secador

    El tubo capilar

    Es prácticamente un restrictor, pero en lugar de ser un orificio es propiamente un tubo de

    diámetro pequeño, pues está constituido por un simple tubo de diámetro interno muy pequeño, de

    aproximadamente un milímetro, cuyo largo puede variar entre uno y seis metros.

  • Al igual que el restrictor, el tubo capilar es un dispositivo de control que no posee piezas

    móviles y su aplicación se ha generalizado tanto que se lo emplea muy especialmente en la

    fabricación de unidades selladas, como también en unidades abiertas de tipo familiar y en equipos

    comerciales de pequeña potencia.

    Debido al reducido diámetro interno del tubo capilar, la fricción que se produce entre él y

    el líquido en su trayectoria hacia el evaporador, hace que en esta forma quede refrigerada la

    cantidad de refrigerante que alimenta dicho dispositivo. Como en el caso del restrictor, la cantidad

    de refrigerante que se provea al evaporador, será proporcional a la diferencia de presiones que

    existe entre la succión y la compresión.

    También en el caso del tubo capilar y por las mismas razones expuestas para el restrictor,

    se hace necesario intercalar un filtro entre la salida del condensador y el tubo capilar, en este último

    provoca la igualación de presiones entre la línea de alta y la de baja presión al detenerse el equipo.

    En la figura 2.19, se puede observar su posición.

    Figura 2.19: Tubo capilar

    Evaporador

    El evaporador es el dispositivo donde se vaporiza por completo el fluido refrigerante que

    llega al mismo, al absorber el calor del espacio circundante, que se debe refrigerar y mantener a

    una temperatura establecida, también se le denomina enfriador, debido al enfriamiento que produce

    la vaporización, y en algunos casos se lo llama congelador, cuando se lo fabrica en forma de poder

    disponer de temperaturas muy bajas capaces de congelar los alimentos y productos depositados en

    el recinto a refrigerar. Figura 2.20.

    En refrigeración básica y comercial se emplean por lo general dos tipos de evaporadores:

    Los evaporadores inundados y los secos

    EVAPORADOR INUNDADO: Se conoce como evaporador inundado el que tiene la

    mayor parte del espacio interior disponible ocupado con líquido refrigerante, quedando solo un

    pequeño espacio libre disponible que se llena con el vapor que toma la línea de succión.

    Tubo capilar Filtro Tubo capilar Filtro Tubo capilar

  • Figura 2.20: Evaporador

    EVAPORADOR SECO: Recibe la denominación de evaporador seco el que tiene todo el

    espacio interno ocupado por refrigerante en estado gaseoso, ya sea en estado de vapor húmedo o de

    vapor saturado, sin que haya en su interior fluido refrigerante en estado líquido. Para lograr esto se

    emplea una válvula de expansión instalada en la entrada de líquido al evaporador, lo que al

    provocar la expansión produce una rápida evaporación del refrigerante que penetra en el

    evaporador en estado gaseoso, después de lo cual completa su vaporización total en el interior de

    los tubos que componen el evaporador.

    Estado del refrigerante en el evaporador

    Figura 2.21: Estado de refrigerante en el evaporador

    En el preciso instante en que el líquido refrigerante a alta presión, pasa a través de la

    restricción al interior del evaporador que se encuentra a baja presión, el refrigerante se convierte, a

    un cuando no sea más que por un instante en líquido refrigerante a baja presión.

    Ello ocurre solamente durante una fracción de segundo, porque enseguida dicha pérdida de

    presión provoca la inmediata evaporación, con la consiguiente absorción de calor que esa

    evaporación trae asociada. Cuando se evapora el líquido, se producen burbujas de vapor y las

  • mismas se hacen presentes en la masa de este, siendo en ese instante que se dice que el líquido

    refrigerante entra en ebullición.

    A medida que el refrigerante prosigue su trayectoria a través del evaporador, el estado

    líquido con burbujas de vapor desaparece, y se transforma en vapor con gotitas de líquido, o sea

    vapor húmedo, pasando a ser vapor saturado, en el preciso instante en que las últimas gotas del

    refrigerante líquido se evaporan, oportunidad en que todo se convierte en vapor seco.

    Refrigerantes

    El calor se elimina dentro de un sistema de refrigeración por medio de un refrigerante. Para

    el hombre son conocidos muchos refrigerantes, de hecho cualquier líquido que hierva una

    temperatura en alguna parte cercana al punto de congelación del agua, puede enfriar y preservar

    elementos deseados, sin embargo un punto de ebullición por debajo del que forma el hielo no es

    por si mismo el único aspecto que origina un buen refrigerante.

    El refrigerante debe tener otras propiedades tales como la falta de toxicidad, además de no

    ser explosivo ni corrosivo.

    Con un refrigerante que posea estas y otras características el diseñador y técnico puede

    proyectar y proporcionar servicio a un refrigerador en que la mayor parte de las piezas estén

    selladas en contra de la humedad y suciedad y que además se encuentren protegidas de la

    corrosión.

    Por ello existe una gran cantidad de refrigerantes para diferentes sistemas de refrigeración.

    En la refrigeración básica por absorción se emplea el amoniaco como refrigerante.

    En la refrigeración por compresión se utilizan generalmente los refrigerantes: FREON 12,

    FREON 13, FREON 21, FREON 22, FREON 113, FREON 114 y FREON 502. De todos ellos el

    más utilizado en refrigeración básica por compresión es el FREON 12 y este es un compuesto

    sintético.

    El dicloruro – difluorometano. Para simplificar en la práctica se le ha bautizado F 12. Es

    incoloro y tiene un olor casi nulo, no desagradable, su temperatura de ebullición (a la presión

    atmosférica) es de –29.8ºC y su punto de congelación es de –155ºC. El F 12 es cuatro veces más

    pesado que el aire y por lo tanto tiende a permanecer en el suelo.

    En vista de que estos refrigerantes FREONES son el enemigo número uno de la capa de

    ozono en este momento ya se encuentran en el mercado los refrigerantes sustitutos de éstos.

  • Los nuevos refrigerantes o refrigerantes ecológicos se han elaborado a base de HFC

    (hidrofluorocarbono) que no contienen nada de cloro. El HFC-134 A tiene un potencial de

    agotamiento del ozono (PAO) de valor cero y fue uno de los primeros refrigerantes que se probaron

    como alternativa para los refrigeradores y es el más indicado hasta el momento para remplazar el

    FREON 12 (CFC-12).

    Tabla 2.4: Refrigerantes

    Nº de identificación

    del

    refrigerante

    Nombre Químico Fórmula Química Peso

    molecular

    Punto de

    ebullición en ºC

    a 1.013 Bar

    R-23

    R-123

    R-124

    R-125

    R-134ª

    Trifluormetano

    2,2-dicloro-1,1,1-trifluoretano

    2 Cloro-1,1,1,2-tetrafluoretano

    Pentafluoretano

    1,1,1,2-Tetrafluoretano

    CHF3

    CHCl2-CF3

    CHClF-CF3

    CHF2-CF3

    CH2F-CF3

    70,01

    153,0

    136,5

    120,02

    102,0

    -82,15

    27,96

    -12,05

    -48,41

    -26,14

    R-11

    R-12

    R-13

    R-13B1

    R-14

    R-21

    R-22

    R-113

    R-114

    R-115

    Triclorofluormetano

    Diclorodifluormetano

    Clorotrifluormetano

    Bromotrifluormetano.

    Tetrafluoruro de carbono

    Diclorofluormetano

    Clorodifluormetano

    1,1,2-Triclorotrifluoretano

    1,2-Diclorotetrafruoretano

    Cloropentafluoretano

    CCl2F

    CCl2F2

    CClF3

    CBrF3

    CF4

    CHCl2F

    CHClF2

    CCl2FCClF2

    CClF2CClF2

    CClF2CF2

    137,4

    120,9

    104,5

    148,9

    88

    102,9

    86,5

    187,4

    170,9

    154,5

    23,8

    -29,8

    -81,5

    -58

    -128

    8,92

    -40,8

    47,7

    3,5

    -38,7

    Los refrigeradores que funcionan con FREON12 no necesitan modificar el sistema si están

    en buen estado, continuarán funcionando durante varios años.

    Manómetros

    Un manómetro es un elemento que sirve para medir la presión de fluidos contenidos en

    recipientes cerrados. Esencialmente se distinguen dos tipos de manómetros, según se empleen para

    medir la presión de líquidos o de gases.

    Manómetros con muelle tubular. Los muelles tubulares son tubos de sección oval y de

    forma circular que acogen el medio de medición y se deforman a la medida que estén sometidos a

    presión. El terminal del muelle produce un movimiento en proporción de la presión y transmite la

    trayectoria mediante un mecanismo a la aguja.

  • Los muelles de forma circular se utilizan para presiones hasta 60 bar, presiones superiores

    requieren muelles de forma helicoidal. Este tipo de manómetro es el más habitual en la industria y

    existe en una gran variedad de ejecuciones en función de su aplicación. La versión en acero

    inoxidable y diámetro 100 es la más utilizada en la industria química y petroquímica y la versión de

    muelle y rosca latón con diámetro 63 es la más importante para los OEM de una multitud de

    sectores industriales.

    Figura 2.22: Manómetro de muelle tubular.

    Los manómetros o múltiple de manómetros permiten diagnosticar problemas y facilitan la

    carga de refrigerante.

    Figura 2.23: Manómetros

  • El juego consta de un manómetro de baja presión y el de alta presión. El manómetro de alta

    presión es de color rojo y el manómetro de baja presión es de color azul, además este manómetro es

    un manómetro de vacío.

    Presóstatos

    Figura 2.24: Presóstatos

    Los presóstatos son utilizados en los sistemas de refrigeración como elementos de

    protección contra presiones de aspiración demasiadas bajas o una presión de descarga excesiva.

    El control de baja presión se utiliza frecuentemente como único control en pequeños

    sistemas, que pueden tolerar ciertas fluctuaciones en la temperatura que ha de mantenerse. El

    control de baja presión estándar cierra el circuito al subir la presión y lo interrumpe al subir ésta. Su

    utilidad se basa en que durante el funcionamiento normal, la temperatura en el evaporador va

    disminuyendo poco a poco y con el compresor en marcha, también disminuye la presión del lado

    de baja. Aquí, el presóstatos de baja actúa deteniendo al compresor. Cuando el compresor está

    detenido, la presión de baja aumenta y consecuentemente aumenta también la temperatura,

    logrando que el presostato vuelva hacer funcionar el compresor.

    El control de baja presión solo puede adaptarse en sistemas con válvulas de expansión

    termostática, o si se emplea válvulas de expansión automáticas, que mantienen una presión fija en

    el lado de baja, el presóstato no podría actuar por no existir fluctuaciones de presión.

    Por otra, el control de alta presión es sensible a la presión de descarga del compresor,

    utilizándose normalmente para detener el compresor en el caso de que exista una presión excesiva.

    El control deberá el elegirse teniendo encueta el refrigerante del sistema, pues el limite de presión

    permisible varía según el refrigerante. Un control de alta presión cierra el contacto cuando baja la

    presión y lo interrumpe cuando ésta aumenta. Los presóstatos combinados o duales, están

    compuestos de un control de baja presión y un control de alta presión, y protegen al sistema contra

  • las posibles puntas de presión excesivamente altas o bajas. Los presóstatos se utilizan también para

    arrancar y parar los ventiladores de condensadores enfriados por aire.

    Ventiladores

    Un ventilador es una turbo máquina que se caracteriza porque el fluido impulsado es un gas

    (fluido compresible) al que transfiere una potencia con un determinado rendimiento.

    A pesar de que no existe convenio alguno universalmente adoptado; los ventiladores

    pueden subdividirse en cuatro grupos:

    ventiladores de baja presión: hasta una presión del orden 200 Mm. c agua (ventiladores

    propiamente dichos).

    ventiladores de media presión: entre 200 y 800 mm. c agua (soplantes)

    ventiladores de alta presión: entre 800 y 2500 mm. c agua (turbo axiales)

    ventiladores de muy alta presión, mayor a 2500 mm. c agua (turbocompresores)

    Los ventiladores helicoidales se emplean para mover aire con poca pérdida de carga, y su

    aplicación más común es la ventilación general.

    Los ventiladores tubulares disponen de una hélice de álabes estrechos de sección constante

    o con perfil aerodinámico (ala portante) montada en una carcasa cilíndrica

    Los ventiladores turbo axiales con directrices tienen una hélice de álabes con perfil

    aerodinámico (ala portante) montado en una carcasa cilíndrica que normalmente dispone de aletas

    enderezadoras del flujo de aire en el lado de impulsión de la hélice

    Figura 2.25: Ventilador

  • CAPÍTULO III

    MONTAJE DE LOS DISPOSITIVOS A UTILIZAR EN EL MÓDULO

    Durante la construcción del módulo se define que este equipo está diseñado para funcionar

    continuamente en periodos de tiempo, para esto se debe tener en cuenta la capacidad del compresor

    (BTU/Hora). Como aislante térmico utilizamos la fibra de vidrio para minimizar pérdidas por

    conductividad térmica. Para realizar el montaje de los dispositivos en el módulo de refrigeración

    seleccionamos los siguientes elementos:

    3.1 Montaje de la unidad de refrigeración

    3.1.1 Montaje del compresor, ventilador y condensador.

    Una vez obtenida la estructura del módulo de refrigeración, se debe considerar los BTU

    que tenemos en el compartimento a refrigerar para poder seleccionar la unidad que pueda generar

    el frio en el mismo en un tiempo establecido. Por esta razón se selecciona una unidad de 1/3 de HP

    (3100 BTU/H) que satisface la necesidad requerida.

    El compresor se instala en el mueble asegurando el mismo en una base para que las

    vibraciones sean lo más mínimas, en la misma base se sujetan un ventilador y también el

    condensador. En la figura 3.1 se observa la manera en que están ubicados estos elementos, para

    luego ser unidos el lado de alta presión del compresor con la entrada del condensador, el ventilador

    enfriar el refrigerante en el condensador de manera rápida, siendo éste un condensador enfriado por

    aire forzado.

    Figura 3.1: Montaje de la unidad

    Compresor

    Ventilador

    Condensador

  • 3.1.2 Montaje de visor, filtro y tubo capilar.

    A la salida del condensador se instala un visor de líquido refrigerante, acoples de 3/8 plgs

    para observar el paso del refrigerante en estado líquido, siendo éste muy importante para observar

    si el refrigerante se encuentra con impurezas, a la salida del visor se instala el filtro secador

    hercules grande soldable, pues como la unidad es de 1/3 HP este filtro es ideal para que pueda

    detener impurezas y cualquier humedad posible en el sistema de refrigeración.

    Después del filtro se instala el tubo capilar flexible de 0.42 mm con una longitud de 3m,

    que es necesario para dosificar o controlar el paso de refrigerante al evaporador, para que el

    refrigerante se pueda evaporar por completo (vapor seco)

    Figura 3.2: Montaje de visor, filtro y tubo capilar

    3.1.3 Montaje del evaporador y ventilador

    El final del tubo capilar está unido al evaporador, este tiene un número determinado de

    vueltas de tubería de aluminio que son suficientes para que la unidad genere el frio requerido y el

    refrigerante se evapore por completo. El refrigerante en estado de gas seco retorne al compresor.

    Como se menciona la unidad es de 1/3 HP por que las calorías existentes en el compartimento

    donde está ubicado el evaporador son extraídas por el tamaño del mismo en el tiempo requerido. La

    unidad consta de compresor, condensador y evaporador. Para minimizar tiempos se utiliza un

    ventilador de esta manera formamos al aire frio a recircular y enfriar rápidamente el compartimento

    deseado.

    Figura 3.3: Montaje del evaporador y ventilador

    Visor

    Filtro

    Tubo capilar

    Evaporador Ventilador

  • 3.1.4. Montaje de los manómetros

    Se instala un manómetro de alta presión a la salida del condensador para observar la presión

    nominal de trabajo del sistema y la presión cuando el sistema está en reposo, de igual manera se

    instala un manómetro de baja presión al retorno del compresor para observar la presión de nominal

    de trabajo y la presión cuando el sistema está en reposo.

    Figura 3.4: Montaje de los manómetros

    3.1.5. Instalación de las cañerías en el sistema de refrigeración.

    La cañería utilizada para unir los dispositivos y la unidad es de 1/4 3/8 y 5/16 de plg. La unidad

    requiere de esta cañería, si la cañería es de menor diámetro el sistema trabaja de manera abrupta

    llevándolo a que el compresor pueda fundirse pues la circulación del refrigerante es mínimo y el

    compresor trabajaría más tiempo de lo normal.

    Si las cañerías fueran de diámetro mayor, sería un gasto innecesario pues el sistema trabajaría

    normalmente.

    Figura 3.5: Instalación de las cañerías en el sistema de refrigeración

    Manómetro de

    alta

    Manómetro

    de baja

    Cañería de

    descarga

    Cañería de

    succión

  • 3.1.6. Carga del refrigerante

    Después de realizar todas las conexiones mecánicas del sistema de refrigeración, el circuito

    mecánico está cerrado, pero el mismo está con presión atmosférica en su interior siendo ésta

    perjudicial. Esta es razón para que se realice el vacio del circuito, éste se puede realizar por el lado

    de alta o por el lado de baja, en este módulo se realizó el vacio por el lado de baja, en el compresor

    por la válvula de servicio. Al estar el sistema en vacio se realiza la carga de refrigerante. El

    refrigerante se puede cargar por el lado de alta en estado líquido o por el lado de baja en estado de

    gas, En este modulo se realizó la carga de refrigerante en estado de gas por la válvula de servicio

    del compresor, el refrigerante a cargar es el R 12 que es ideal para esta unidad, pero el mismo es

    tóxico para el medioambiente, se utiliza un refrigerante alternativo el M 049 que tiene las mismas

    características que el R 12 con mejores propiedades y es ecológico. La cantidad de refrigerante a

    cargar es 12 onzas, caso contrario si su carga es menor el frío es ineficiente, si la carga es excesiva

    el líquido refrigerante llega al compresor.

    Figura 3.6: Refrigerante a utilizar

    3.2.- Instalación del sistema eléctrico

    Figura 3.7: Colocación del tablero de control

    Tablero de

    control

  • 3.2.1. Colocación del tablero eléctrico.

    Luego de haber realizado la instalación del circuito mecánico de refrigeración se procede al

    montaje del circuito eléctrico del módulo de refrigeración.

    Como este módulo es controlado por un PLC se tomó las medidas necesarias para

    automatizar este módulo entonces el tablero realizado se observa en la fig. 3.7

    3.2.2. Ensamble y ajuste de las borneras en el tablero de control

    Para realizar el montaje de las borneras debemos tomar en cuenta las entradas y salidas del

    módulo, es decir identificar elementos que son controlados por el PLC en el sistema de

    refrigeración. Lo importante es saber las entradas del PLC son las salidas del módulo de

    refrigeración y las salidas del PLC son las entradas para este equipo. Adicional a esto se instaló una

    lámpara y un contolador.

    Tomando en cuenta todo esto podemos seleccionar las borneras para identificar los

    distintos elementos a funcionar en este módulo.

    El compresor y el controlador es alimentado por una fuente externa, tomando en cuenta que

    el compresor está controlado por el PLC por ende se utiliza un contactor de 110V para el encendido

    del mismo.

    Además se debe tomar encuenta que la fase de alimetación para el módulo de refrigeración

    viene desde el módulo de la HMI, para cerrar el circuito el neutro es desde la fase que alimenta al

    controlador y compresor de esta manera se debe identificar claramente las entradas de fase y los

    nuetro en el módulo de refrigaración para que no exista daños en el sistema.

    Figura 3.8: Ensamble y ajuste de las borneras en el tablero de control

    Borneras

    Luz intermitente

  • 3.3 Sistema mecánico de la unidad de refrigeración

    Figura 3.9: Sistema mecánico de la unidad de refrigeración

    3.3.1 Principio de funcionamiento de la unidad de refrigeración.

    El sistema mecánico de la unidad de refrigeración está dividida en dos partes: lado de alta

    presión (color rojo) y lado de baja presión (color azul).

    El lado de alta empieza desde la descarga del compresor hasta el filtro, el lado de baja

    empieza desde la salida del filtro hasta la succión del compresor.

    El compresor descarga el refrigerante en estado de vapor a alta presión y alta temperatura

    el cual circula hacia el condensador, el refrigerante recalentado a alta presión es condensado

    manteniéndose la misma presión; para que la condensación sea eficiente se utiliza un ventilador.

    El refrigerante en estado líquido pasa a través de un visor en el cual podemos observar la

    cantidad de refrigerante que está circulando por el lado de alta presión el cual se dirige hacia el

  • filtro en donde se detiene impurezas y posible humedad en el refrigerante, para evitar posibles

    taponamientos en el tubo capilar.

    El refrigerante filtrado se dirige hacia el tubo capilar el cual se encarga de mantener la

    correcta diferencia de presiones entre el lado de alta y el lado de baja por que permite dosificar la

    cantidad exacta de refrigerante en estado líquido al evaporador para que el mismo sea evaporado

    completamente, el refrigerante entra al evaporador y por sus propiedades físicas comienza a

    evaporarse a bajas temperaturas y a baja presión absorbiendo el calor que existe en el área

    refrigerada; para poder llegar con mayor premura a la temperatura deseada utilizamos un ventilador

    para forzar el aire frío.

    Una vez evaporado el refrigerante, éste retorna al compresor a baja presión y baja

    temperatura para nuevamente expulsado a alta presión y alta temperatura y cumplir el ciclo de

    refrigeración.

    Se instalaron dos manómetros, uno de baja presión y otro de alta presión para poder determinar las

    presiones con las que trabaja el circuito y al mismo tiempo controlar visualmente alguna variación

    de presión en la unidad.

    Se instala un presóstato mixto KP 15 el cual controla la presión de alta y de baja. Es

    instalado en lado de alta presión en la descarga del compresor con 120 PSI y lado de baja presión

    en el retorno del compresor con 6 PSI con una tolerancia de 10 PSI así mantenemos al sistema en

    óptimas condiciones de trabajo y bajo un control de seguridad.

    3.4 Sistema eléctrico de la unidad de refrigeración

    3.4.1. Funcionamiento del sistema eléctrico de la unidad de refrigeración.

    En este sistema de refrigeración utilizamos un motor de corriente alterna y de inducción

    monofásica, en éste el inductor está bobinado sobre el estator y el inducido es de jaula de ardilla,

    sobre el rotor.

    Conforme el rotor adquiera más velocidad, los campos magnéticos se generan y se

    destruyen en el motor. Este efecto produce un voltaje o fuerza contraelectromotriz en el bobinado

    de funcionamiento. Esta fuerza contraelectromotriz reduce la corriente que llega al bobinado de

    funcionamiento.

    Para que el motor pueda arrancar solo se intercala entre los polos principales del estator,

    unos polos auxiliares en las bobinas por los cuales se hace pasar una corriente auxiliar con relación

  • a la corriente principal. Este conjunto produce un campo magnético giratorio que entrapa el rotor

    dando los primeros giros del motor.

    La bobina de arranque es necesaria solo para la puesta en marcha del motor luego de esto la

    bobina se desconecta, conectando la bobina de trabajo.

    Cuando un sistema se encuentra inactivo se puede hacer uso de un peso o muelle para

    mantener abiertos los puntos de contacto del bobinado de arranque.

    Cuando el contacto del control del motor se encuentra cerrado y la corriente fluye a través

    del bobinado de funcionamiento, el conmutador magnético queda magnetizado intensamente,

    levanta el peso y cierra los contactos, estos a su vez cierran el circuito de bobinado de arranque de

    modo que el motor pueda alcanzar rápidamente el 75% de su velocidad de diseño.

    Con el aumento de velocidad tanto la corriente del motor como la intensidad del campo

    magnético disminuyen, permitiendo que los puntos de contacto queden abiertos.

    Se utiliza un interruptor térmico para proteger el motor del refrigerador de una sobre

    intensidad, producida muchas veces por la prolongada conexión del bobinado de arranque, por

    exceso de refrigerante o por un cortocircuito.

    Este interruptor está conformado por un elemento térmico compuesto de una hoja

    bimetálica conectada indirectamente por una resistencia en serie sobre el circuito del bobinado de

    marcha.

    Este dispositivo de acción temporizada provoca el corte de la corriente, en caso de

    sobrecarga. Estos interruptores no son regulables, se los elige para una intensidad, o potencia

    determinada.

    Se realiza independientemente la conexión del ventilador del evaporador, de los presóstatos y del

    controlador de acuerdo a la programación realizada al PLC´s.

    El presostato es un módulo donde viene instalado para el control de alta y baja presión del

    sistema de refrigeración por lo cual este posee tres terminales siendo A, B, C; siendo A el punto

    común, B el de baja presión y C el de alta presión.

    El controlador d temperatura posee 10 puertos siento los puertos 1,2 la alimentación del

    mismo, el puerto 3 es el punto común del relé, el 4 es el contacto normalmente abierto del relé NO,

    y el 5 es el contacto normalmente cerrado del relé NC, 6 y 7 es el relé de la alarma y los puntos 8,

    9, 10 son para la conexión de la RTD, por estos tres puntos no circula corriente de alimentación.

  • Figura 3.10: Sistema eléctrico de la unidad de refrigeración

    3.5 Principio de funcionamiento del módulo PLC y pantalla táctil

    Estructura del panel operador o HMI.

    Panel táctil con una amplia funcionalidad para el manejo y visualización de máquinas.

    Además este tipo de panel tiene interfaces integrados para la comunicación con Sismatic S7 y un

    puerto Ethernet. Cuenta con una pantalla a color táctil y 32 teclas, cada tecla es programable, el

    panel operador cuenta con una librería gráfica pre-programada. Esta pantalla es de aplicación

    universal porque se puede configurar en 32 idiomas.

  • Interfaces de comunicación de la pantalla táctil

    En la figura 2.14 se muestra de una forma gráfica los diferentes tipos de comunicación entre

    elementos de automatización utilizados en el módulo, de esta forma se facilita el uso de los

    dispositivos de comunicación.

    Opciones de que ofrece SISMATIC WinCC flexible:

    Archivo de valores de proceso y avisos.

    Esta opción nos ofrece algunas ventajas entre las cuales podemos mencionar; reconocimiento

    a tiempo de estados de peligro y avería, prevención de paradas gracias al diagnóstico anticipativo, y

    un aumento de la calidad de los productos y la productividad gracias a la evaluación periódica de

    los ficheros.

    Administración de registros en recetas.

    WinCC flexible/Récipes sirve para administrar registros de recetas que contienen datos de

    máquinas o de producción relacionados entre sí.

    Los datos de un registro pueden transmitirse, por ejemplo, del panel de mando al PLC para

    cambiar la producción a otra variante del producto. Las recetas suelen utilizarse para la

    parametrización de plantas o máquinas en la industria manufacturera, especialmente en el marco de

    la producción orientada a lotes en la industria alimentaria o de transformación de plásticos.

    Las ventajas que nos ofrece esta opción son:

    Transmisión sencilla de recetas al PLC.

    Presentación clara de los elementos de datos en forma de tabla.

    Pueden mostrarse conjuntamente datos procedentes de diversos sinópticos de proceso,

    agrupados por relaciones tecnológicas.

    3.6 Montaje del PLC SIMATIC S7-200 CPU 224XP

    Estos equipos nos brindan facilidades de montaje. Se pueden instalar en un panel, utilizando

    los orificios de sujeción previstos, o en un riel normalizado (DIN), usando ganchos de retención

    integrados, en forma horizontal o verticalmente. Su tamaño es pequeño y nos permite ahorrar

    espacio.

  • Condiciones ambientales del entorno físico donde se va a montar el PLC.

    Normalmente –salvo indicación expresa–, el entorno en donde se sitúa el PLC ha de reunir

    las siguientes condiciones físicas:

    Ausencia de vibraciones, golpes, etc.

    Resguardo de la exposición directa a los rayos solares o focos caloríficos intensos, así

    como a temperaturas que sobrepasan los 50-60 ºC aproximadamente.

    Desechar lugares donde la temperatura desciende, en algún momento, por debajo de 5

    grados centígrados o donde los bruscos cambios pueden dar origen a condensaciones.

    Descartar ambientes en donde la humedad relativa se encuentra por debajo del 20% o por

    encima del 90%, aproximadamente.

    Ausencia de polvo y ambientes salinos.

    Ausencia de gases corrosivos.

    Ambiente exento de gases inflamables –por cuestiones de seguridad–.

    Ha de evitarse situarlo junto a líneas de alta tensión, siendo la distancia variable en función

    del valor de dicha tensión.

    3.7 Ubicación del PLC.

    Es norma que el PLC se sitúe en un armario metálico. Antes de elegirlo, se ha de conocer si

    este armario necesita ventilador incorporado para forzar la ventilación del aire, debido a que la

    temperatura ambiente supera la especificada, o bien para incorporar un elemento generador de

    calor, si se prevén problemas de condensación.

    El armario se elige del tamaño adecuado para que contenga de una forma despejada no sólo

    el PLC sino todos los elementos que se encuentren junto a él, de modo que se pueda realizar un

    correcto trabajo en las operaciones de cableado y mantenimiento.

    Los